1、第一节 化学反应速率及影响因素 一、化学反应速率1.定义：化学反应速率用单位时间内反应物或生成物的的变化来表示。在容积不变的反应器中，通常是用单位时间内或来表示。2.数学表达式：。计算化学反应速率时，一般用单位时间内物质的量浓度的变化量，而不用物质的量的变化量来表示。不能用固体或纯液体的量的变化来表示化学反应速率。3.单位：_或_。4.测定：利用化学反应中与任何一种化学物质的_(或_)相关的性质进行测定。人们常利用溶液中的_和_间的正比关系来跟踪反应过程和测定反应速率。二、影响化学反应速率的因素1.影响因素(1)内因(主要因素)：反应物本身的性质。如Na、Mg、Al与水反应的速率由大到小的顺序
2、为_。(2)外因(只改变一个条件)浓度：增大反应物的浓度，反应速率_，反之_。压强：对于有气体参加的反应，增大压强，反应速率_，反之_。催化剂：使用催化剂可_程度地加快正、逆反应速率。其他因素：固体的_、反应物的_、光辐照、放射线辐射、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等。2.有效碰撞理论的有关概念(1)化学反应发生的必要条件是反应物分子间能够发生_。化学反应发生的充要条件是反应物分子间能够发生_。(2)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。(3)活化能：活化分子多出的能量。如图，反应的活化能是_，_表示使用催化剂时的活化能，_表示反应热。(4)有效碰撞：活化分子之间能够引起化学反应的碰撞。【想一想】
3、压强对反应速率影响的实质是什么？改变体系压强，反应速率是否一定改变？【答案】改变压强实质是改变体积而使浓度发生改变来实现反应速率的改变。改变体系压强，反应速率不一定改变（一是看有无气体参加反应，二是看改变体系压强时，气体的浓度是否变化）。【答案】一、1.浓度 反应物浓度的减少 生成物浓度的增加 2.v(B)cBt 3.molL1s1 molL1min14.浓度 质量 颜色深浅 显色物质浓度二、1.(1)NaMgAl(2)加快 减慢 加快 减慢 加快 减慢 同等 表面积 状态 2.(1)碰撞 有效碰撞(3)E1 E3 E2E1化学反应速率的计算及比较【例1】(2010海南海口模拟)将等物质的量的
4、A、B混合于2 L 的密闭容器中，发生反应3A(g)B(g)xC(g)2D(g)。经5min后达到平衡，平衡时测得D的浓度为0.5 molL1，c(A)c(B)35，v(C)0.1molL1min1。试求：(1)x的值为_。(2)B的平均反应速率为_。(3)A的平衡浓度为_。【解析】(1)v(D)0.1 molL1min1v(C)，可知 x2。(2)v(B)0.05 molL1min1。(3)3A(g)B(g)xC(g)2D(g)起始浓度aa00转化浓度0.750.250.50.5平衡浓度a0.75a0.250.50.5(a0.75)(a0.25)35，求得 a1.5。所以 A 的平衡浓度：c
5、(A)1.5 molL10.75 molL10.75 molL1。【答案】(1)2(2)0.05 molL1min1(3)0.75 molL11.化学反应速率的计算(1)根据数学表达式计算：v(B)cBt。(2)根据不同物质间的速率比等于化学计量数之比进行计算，如反应：mAnB=pC，其速率之比为：v(A)v(B)v(C)mnp。(3)运用“三段式”进行化学反应速率的计算。步骤a.写出有关反应的化学方程式；c.找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；c.根据已知条件列方程式计算。方法例如：反应 mAnpC起始浓度(molL1)abc转化浓度(molL1)xnxmpxm某时刻浓度(molL1)ax
6、bnxmcpxm2.化学反应速率大小的比较方法速率大小判断方法：对同一个反应，用不同物质表示时，数值可能不同，比较的方法是先统一单位，并将其换算为同一种物质表示，再进行比较。【知识关联】化学反应速率的计算与化学反应方程式、化学平衡等计算联系。1.(2010福建泉州一中期中)反应 4NH3(g)5O2(g)(g)6H2O(g)在 5 L 的密闭容器中进行，半分钟后，NO 的物质的量增加了 0.3 mol，则此反应的平均速率 v(X)(表示反应物的消耗速率或生成物的生成速率)为()A.v(H2O)0.003 mol/(Ls)B.v(NO)0.008 mol/(Ls)C.v(O2)0.01 mol/
7、(Ls)D.v(NH3)0.002 5 mol/(Ls)【解析】本题考查的知识点是化学计量数之比等于各物质的反应速率之比。NO(g)的平均反应速率为：0.3 mol/(5 L30 s)0.002mol/(Ls)则 NH3、O2、H2O 的平均反应速率依次为：v(NH3)v(NO)0.002 mol/(Ls)，v(O2)0.0025/40.0025 mol/(Ls)，v(H2O)0.0026/4 mol/(Ls)0.003 mol/(Ls)。【答案】A外界条件对化学反应速率的影响【例 2】(2009 高考宁夏卷，10)硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为：Na2S2O3H2SO4=Na2SO
8、4SO2SH2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是()实验反应温度/Na2S2O3溶液稀 H2SO4H2OV/mLc/(molL1)V/mLc/(molL1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210【解析】本题考查影响反应速率的因素。对比分析各组数据可知，温度越高，反应速率越快；浓度越大，反应速率越快。【答案】D 一、外界条件对化学反应速率的影响1.浓度(1)规律：增大反应物(或生成物)的浓度，正反应(或逆反应)速率立即增大，逆反应(或正反应)速率瞬时不变，随后增大。同理可得减小浓度的情况。(2)图像【温馨提示】浓度对化学反
9、应速率的影响只适用于气体反应或溶液中的反应。2.温度(1)规律：升高温度，正、逆反应速率都增大，且吸热反应速率增加的倍数大于放热反应速率增加的倍数。降低温度，正、逆反应速率都减小，且吸热反应速率减小的倍数大于放热反应速率减小的倍数。总之，温度对吸热反应速率的影响大。(2)图像(以正反应放热为例)3.压强(1)规律增大压强，对于有气体参加的反应，正、逆反应速率均增大，气体体积之和大的一侧增加的倍数大于气体体积之和小的一侧增加的倍数。减小压强，对于有气体参加的反应，正、逆反应速率均减小，气体体积之和大的一侧减小的倍数大于气体体积之和小的一侧减小的倍数。总之，压强对气体分子数较多的一侧影响更大。(2
10、)图像(以增大压强为例)以 N23H23 为例，以 H2I2(g)为例。4.催化剂(1)规律：当其他条件不变时，加入催化剂，可以同等程度地改变正、逆反应的速率，但不能改变化学平衡常数，不能改变平衡转化率。(2)图像二、从活化分子角度解释外界条件对化学反应速率的影响影响因素活化能单位体积内分子总数活化分子数活化分子百分数有效碰撞次数化学反应速率增大浓度不变增多增多不变增多加快增大压强不变增多增多不变增多加快升高温度不变不变增多增大增多加快加催化剂减小不变增多增大增多加快【温馨提示】对于气体反应体系有以下几种情况：(1)恒温时：增大压强引起 体积缩小引起 浓度增大引起反应速率加快。(2)恒容时：充
11、入气体反应物引起 浓度增大引起 压强增大引起速率加快。(3)恒容时：充入“惰气”引起 压强增大，但各物质浓度不变，反应速率不变。(4)恒压时，充入“惰气”引起 体积增大引起 各反应物浓度减小引起 反应速率减慢。【知识关联】外界条件对化学反应速率的影响与化学平衡的移动联系。2.下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：实验序号金属质量/g金属状态c(H2SO4)/molL1V(H2SO4)/mL溶液温度/反应前反应后金属消失的时间/s10.10丝0.550203450020.10粉末0.55020355030.10丝0.750203625040.10丝0.850203520050.10粉末0.8502
12、0362560.10丝1.050203512570.10丝1.05035505080.10丝1.150203410090.10丝1.150304440分析上述数据，回答下列问题：(1)实验4和5表明，_对反应速率有影响，_反应速率越快，能表明同一规律的实验还有_(填实验序号)；(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有_(填实验序号)；(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有_，其实验序号是_。(4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15)相近，推测其原因：_。【解析】(1)4、5不同之处是金属的表面积，粉末状的金属消失的快，说明其反应速率快，其中1、2也可以说明这一点。(2
13、)仅表明反应浓度对反应速率产生影响的实验，其他条件应完全相同，则为1、3、4、6、8及2、5。(3)从表中可以看出，溶液反应前的温度不同，其他条件都相同的是6、7和8、9。(4)在所有反应中，金属质量和硫酸溶液体积均相等，且硫酸过量，产生热量相等，故溶液温度变化值相近。【答案】(1)固体反应物的表面积 表面积越大 1和2(2)1、3、4、6、8；2、5(3)开始反应温度 6和7；8和9(4)一定量的金属跟足量的硫酸反应放出的热量相同化学反应速率的图像及其应用【例3】一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是()A.
14、该反应的化学方程式为 3B2CB.反应进行到 1 s 时，v(A)v(D)C.反应进行到 6 s 时，B 的平均反应速率为 0.05 mol/(Ls)D.反应进行到 6 s 时，各物质的反应速率相等【解析】A 中各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之比，n(A)n(B)n(C)n(D)(1.20)mol(1.0 0.4)mol(1.0 0.2)mol(0.4 0)mol 6342，所以化学方程式为 3B2D，A 错；不论在什么时刻，用各物质表示的速率之比等于化学计量数之比，B、D 错。【答案】C1.vt(反应速率与时间)曲线反应刚开始时，反应物浓度较大，反应速率较大；随着反应的进
15、行，反应物浓度降低，反应速率也随之减小。但有时由于反应放热使温度升高，或溶液的酸碱性发生变化等因素，曲线还可能有变化。此类图像经常用于判断反应条件的改变，如：2.ct(物质的量浓度与时间)曲线或nt(物质的量与时间)曲线(1)随着反应的进行，反应物浓度不断减小，在相同时间内减小的越多，表明在化学方程式中该物质的化学计量数越大。(2)随着反应的进行，生成物浓度不断增大，在相同时间内增大的越多，表明在化学方程式中该物质的化学计量数越大。例如：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据上述图像确定化学方程式中的化学计量数之比如 X、Y、Z 三种物质的
16、化学计量数之比为(n1n3)(n2n3)n2。3.分析化学反应图像题的方法(1)看面：认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。(2)看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。(3)看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如起点、终点、交点、折点、最高点、最低点。例如在浓度时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。(4)看变化趋势：在速率时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反应物浓度，v(正)突变，v(逆)渐变。【知识关联】化学反应速率的图像与化
17、学平衡的移动、化学方程式的确定、化学反应的过程联系。3.一定温度下，在2 L 的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示，下列描述正确的是()A.反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.158 mol/(Ls)B.反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 mol/LC.反应开始到10 s，Y的转化率为79.0%D.反应的化学方程式为：X(g)Y(g)Z(g)【解析】由图可知，反应至 10 s 时达到平衡，Z 由 0 mol 增加到 1.58 mol，X 由 1.2 mol 减少到 0.41 mol，Y 由 1.00 mol 减少到 0.21 mol，所以
18、 Y 的转化率为(1.000.21)/1.00100%79%；X的物质的量浓度减少了1.200.4120.792 mol/L，到10 s 用Z 表示的反应速率为1.580210 0.079 mol/(Ls)；X、Y、Z 的物质的量变化之比为 0.790.791.58112，所以化学方程式应为 X(g)Y(g)(g)。【答案】C1.下列关于化学反应速率的说法正确的是()A.化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减小或任何一种生成物浓度的增加B.化学反应速率0.8 molL1s1是指1 s时某物质的浓度为0.8 molL1C.根据反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢D.对于任何化学反应
19、来说，反应速率越大，反应现象就越明显【解析】本题考查化学反应速率的概念。化学反应速率是用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示，A、B均错。有些化学反应没有明显的反应现象，D错。【答案】C2.下列说法正确的是()参加反应的物质的性质是影响化学反应速率的主要因素光是影响某些化学反应速率的外界条件之一决定化学反应速率的主要因素是浓度不管什么反应，增大浓度，或加热或加压，或使用催化剂，都可以加快反应速率A.B.C.D.【解析】影响化学反应速率的主要因素是内因，即参加反应的物质的性质，正确、错误。外因包括浓度、温度、催化剂、压强和其他一些条件(如光等)，正确。增大浓度，可以加快反应速率
20、；对于没有气体参加的反应，加压对反应速率影响不大，错误。【答案】A3.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间 t 产生气体体积 V 的数据，根据数据绘制得到下图，则曲线 a、b、c、d 所对应的实验组别可能是()组别c(HCl)(mol/L)温度()状态12.025块状22.530块状32.550块状42.530粉末状A.4231B.1234C.3421D.1243【解析】化学反应速率与温度、浓度、固体物质的表面积有关。实验1中盐酸的浓度最小，反应的温度最低，则化学反应速率最慢；实验3中反应温度比实验2中反应温度高，所以反应速率实验3大于实验2；而实验4和实验3虽浓度
21、相同，但反应的温度不同，物质的状态也不相同，所以不能比较。【答案】C4.(2011河南大学附中期中)将气体 A、B 置于容积为 2 L的密闭容器中，发生如下反应：4A(g)B(g)=2C(g)反应进行到 4 s 末，测得 A 为 0.5 mol，B 为 0.4 mol，C为 0.2 mol。则用反应物 A 浓度的减少来表示该反应的速率应为()A.0.025 mol/(Ls)B.0.012 5 mol/(Ls)C.0.05 mol/(Ls)D.0.1 mol/(Ls)【解析】生成 0.2 mol C，则消耗 0.4 mol A，v(A)0.4 mol/(2 L 4 s)0.05 mol/(Ls)
22、。【答案】C5.在常温时，在100 mL含氯化氢14.6 g的盐酸溶液里放入5.6 g 纯铁粉(不考虑反应前后溶液体积的变化)，反应开始至2分钟末，收集到1.12 L(标准状况)氢气。在此之后，又经过4分钟，铁粉完全溶解。则：(1)在前2分钟内用氯化亚铁表示的平均反应速率是_。(2)在后4分钟内用氯化氢表示的平均反应速率是_。(3)前2分钟与后4分钟相比，反应速率较快的是_(填“前者”或者“后者”)，原因是_。【解析】发生的反应为 Fe2HCl=FeCl2H2前 2 分钟 v(FeCl2)c(FeCl2)t0.05 mol(0.1 L2 min)0.25 mol(Lmin)后 4 分钟 v(HCl)c(HCl)t0.1 mol(0.1 L4 min)0.25 mol(Lmin)【答案】(1)0.25 mol(Lmin)(2)0.25 mol(Lmin)(3)前者 随着反应的进行，盐酸浓度逐渐减小，反应速率减慢
